강철보다 10배 강하고 무게는 4분의 1.. 타지 않는 고강도 탄소섬유 소재 개발

국내 연구진이 나무에서 추출한 물질을 이용해 강철보다 10배 강하면서도 무게는 4분의 1 밖에 되지 않는 탄소섬유 복합소재를 개발했다. 또 이 복합소재의 특징은 화재가 나더라도 불이 옮겨 붙지 않는 성질을 가지고 있다고 연구진이 설명했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 구조용복합소재연구센터 정용채 센터장 연구진이 모든 나무에서 얻어낼 수 있는 탄닌산을 이용해 탄소섬유강화플라스틱을 개발했다고 9일 밝혔다.

또한 탄소섬유강화플라스틱을 친환경적으로 재활용하는 방안까지 찾아냈다.

정용채 센터장은 "추가 연구개발을 통해 향후 자동차 및 항공기 등의 내외장부품이나 건축과 토목의 기능성 구조보강제 등 포괄적으로 사용이 가능할 것"이라고 전망했다.

연구진은 탄소섬유와 강하게 접착되는 성질이 있는 나무에서 추출한 탄닌산을 경화제로 이용했다. 탄소섬유강화플라스틱은 탄소섬유와 에폭시 수지가 주재료지만 이들을 단단하게 결합시키는 경화제를 첨가해 만든다. 또 탄닌산은 불에 탈 때 불꽃이 일어나지 않으로 숯으로 변한다.

정 센터장은 "이 숯이 외부 산소를 차단하는 벽이 돼 불이 확산되는 것을 막는다"고 설명했다.

이와함께 연구진은 불에 태우면 탄소섬유의 성능이 저하돼 완전한 재활용을 할 수 없었는데 복합소재의 구성 요소 모두를 재활용 할 수 있는 새로운 방법을 제시했다.

물을 일정수준 이상의 온도와 압력을 가하면 기체와 액체를 구분할 수 없는 '초임계' 상태로 변한다. 연구진은 초임계 상태의 물에 탄소섬유강화플라스틱을 녹여 탄소섬유의 성능 저하 없이 99% 이상을 회수했다.

또 에폭시 수지가 녹으면서 전자재료로 사용될 수 있는 '카본 닷'이라는 물질을 얻었다. 카본 닷은 바이오 이미징, 센서, 발광다이오드(LED) 조명, 유기태양전지, 광촉매 등의 분야에서 최근 많은 응용되는 물질이다.

이번 연구결과는 재료과학 및 복합소재 분야 1위 국제저널인 '복합재료 B:엔지니어링' 최신호에 게재됐다. [e-mail] 김만기 기자